XYLAN O-ACETYLTRANSFERASE 6 promotes xylan synthesis by forming a complex with IRX10 and governs wall formation in rice

木聚糖 细胞壁 生物化学 纤维素 生物 突变体 生物合成 化学 基因
作者
Zhao Wen,Zuopeng Xu,Lanjun Zhang,Yi Xue,Hang Wang,Lin Jian,Jianing Ma,Zhuolin Liu,Hanlei Yang,Huang Shaohui,Xue Kang,Yihua Zhou,Baocai Zhang
出处
期刊:The Plant Cell [Oxford University Press]
标识
DOI:10.1093/plcell/koae322
摘要

Abstract Xylan, a pivotal polymer with diversified structures, is indispensable for cell wall integrity and contributes to plant growth and biomass recalcitrance. Xylan is synthesized by multi-enzyme complexes named xylan synthase complexes (XSCs). However, the biochemical mechanism of XSCs and the functions of core components within XSC remain unclear. Here, we report that rice (Oryza sativa) XYLAN O-ACETYLTRANSFERASE 6 (XOAT6) and the xylan synthase IRREGULAR XYLEM10 (IRX10) represent core components of the XSC, acting together to biosynthesize acetyl-xylans. Co-fractionation mass spectrometry and protein-protein interaction analyses revealed that IRX10 and XOAT6 physically interact within XSC, corroborated by similar xylan defects in xoat6 and irx10 mutants. Biochemical assays showed that XOAT6 is an O-acetyltransferase of the xylan backbone and facilitates chain polymerization catalyzed by IRX10. Fluorescence correlation spectroscopy further visualized the xylooligomer polymerization process at a single-molecule level. Solid-state NMR analysis, electron microscopy observations, and nanoindentation examinations identified the altered xylan conformation, disorganized cellulosic structure, and increased wall rigidity and cellulose accessibility in the mutants, leading to brittleness and improved saccharification efficiency. Our findings provide insights into the assembly of XSCs and xylan biosynthesis and offer a framework for tailoring xylans to improve crop traits and biomass.

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